Hoe De Melkweg Werkt

{h1}

De melkweg is de melkweg waarin het zonnestelsel wordt gevonden en is een van de miljarden sterrenstelsels in het universum. Meer informatie over de melkweg.

Een blik op de nachtelijke hemel op elk moment van het jaar zal een zwakke lichtstraal zichtbaar maken die zich uitstrekt over de hemel, hetzij door het midden of langs de horizon. De oude Grieken zagen deze band van licht en noemden het "melkwegstelsels", voor "melkcirkel". De Romeinen noemden het de 'Melkweg'. In 1610 gebruikte Galileo de eerste telescopen en stelde vast dat het licht van de Melkweg afkomstig is van miljarden dimbare sterren om ons heen.

Eeuwenlang stelden astronomen veel fundamentele vragen over de Melkweg. Wat is het? Waar is het van gemaakt? Hoe ziet het eruit? Deze vragen waren om verschillende redenen moeilijk te beantwoorden.

  1. We leven in de Melkweg. Het is alsof je in een gigantische doos woont en je vraagt, hoe ziet de doos eruit? Waar is het van gemaakt? Hoe weet je dat?
  2. Vroege astronomen waren beperkt door technologie. De vroege telescopen waren niet erg groot, hadden niet veel bereik en konden grote afstanden niet vergroten of oplossen.
  3. Vroege telescopen konden alleen zichtbaar licht waarnemen. De Melkweg bevat veel stof dat hun uitzicht belemmerd. In sommige richtingen is kijken naar de Melkweg als kijken door een stofstorm.

De 20ste eeuw bracht geweldige vooruitgang in telescooptechnologie. Grote optische, radio-, infrarood- en röntgentelescopen (zowel op de grond gebaseerde als in een baan om de ruimte uitstrekkende ruimtetelescopen) lieten astronomen door de enorme hoeveelheden stof en ver in de ruimte kijken. Met deze gereedschappen kunnen ze samenstellen hoe de Melkweg eruit ziet.

Wat ze ontdekten was geweldig:

  • De Melkweg is eigenlijk een melkwegstelsel - een groot stelsel van sterren, gas (meestal waterstof), stof en donkere materie dat een gemeenschappelijk centrum vormt en door de zwaartekracht is verbonden.
  • Ons sterrenstelsel is spiraalvormig.
  • In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, staat ons zonnestelsel niet in het centrum van de melkweg.
  • De Melkweg is slechts een van de miljarden sterrenstelsels in het universum.

Volg ons op een ontdekkingstocht terwijl we de Melkweg verkennen. We zullen onderzoeken hoe astronomen zijn vorm, grootte en structuur hebben bepaald. We zullen kijken naar hoe de sterren erin bewegen en hoe de Melkweg zich verhoudt tot andere sterrenstelsels.

Vroege Melkwegentheorieën

Zoals we al zeiden, ontdekte Galileo dat de Melkweg uit vage sterren bestaat, maar hoe zit het met zijn vorm? Hoe kun je de vorm van iets vertellen als je erin zit? Aan het einde van de 18e eeuw richtte astronoom Sir William Herschel deze vraag. Herschel redeneerde dat als de Melkweg een bol was, we talloze sterren in alle richtingen zouden moeten zien. Dus telden hij en zijn zus Caroline de sterren in meer dan 600 delen van de hemel. Ze ontdekten dat er meer sterren in de richtingen van de band van de Melkweg waren dan boven en onder. Herschel concludeerde dat de Melkweg een schijfvormige structuur was. En omdat hij ongeveer dezelfde aantallen sterren in alle richtingen langs de schijf vond, concludeerde hij dat de zon bijna in het midden van de schijf was.

Rond 1920 mat een Nederlandse astronoom genaamd Jacobus Kapetyn de schijnbare afstanden tot nabijgelegen en afgelegen sterren met behulp van de techniek van parallax. Omdat parallax betrokken was bij het meten van de bewegingen van sterren, vergeleek hij de bewegingen van verre sterren met nabijgelegen sterren. Hij concludeerde dat de Melkweg een schijf was van ongeveer 20 kiloparsecs, of 65.000 lichtjaar, in diameter (één kiloparsec = 3260 lichtjaren). Kapetyn concludeerde ook dat de zon op of nabij het centrum van de Melkweg was.

Maar toekomstige astronomen zouden deze ideeën in twijfel trekken en geavanceerde technologie zou hen helpen de theorieën te betwisten en meer accurate metingen te doen.

Het meten van afstanden tot de sterren

Als je je duim op armlengte uitstrekt en vervolgens afwisselend elk oog opent en sluit terwijl je ernaar kijkt, zul je zien dat je duim blijkbaar beweegt of tegen de achtergrond verschuift. Deze verschuiving wordt een a genoemd parallax shift. Terwijl je je duim dichter naar je neus toe beweegt en het proces herhaalt, zou je moeten merken dat de verschuiving groter wordt. Astronomen kunnen dezelfde techniek gebruiken om afstanden tot de sterren te meten. Terwijl de aarde om de zon draait, verandert de positie van een gegeven ster tegen de achtergrond van andere sterren. Door foto's van de ster met tussenpozen van een half jaar te vergelijken, kunnen astronomen de mate van de verschuiving meten en de hoek van parallax verkrijgen (de helft van de parallaxverschuiving = theta of Θ). Door de hoek van parallax en de straal van de baan van de aarde (R) te kennen, kunnen astronomen de afstand tot de ster (D) berekenen met behulp van trigonometrie: D = R x cotangens (theta) of D = RCotΘ. Parallax-metingen zijn betrouwbaar voor sterren met een afstand van minder dan of gelijk aan 50 parsecs. Voor afstanden groter dan dit, moeten astronomen variabele stermarkeringen vinden en de luminositeitsafstandrelaties gebruiken (zie de volgende pagina).

Bolvormige trossen en spiraalvormige nevels

Rond de tijd dat Kapetyn zijn model van de Melkweg publiceerde, merkte zijn collega Harlow Shapely op dat een type sterrenhoop een bolvormige cluster had een unieke verdeling in de lucht. Hoewel er in de Milky Way-band maar weinig bolvormige clusters werden gevonden, waren er een heleboel boven en onder. Shapely heeft besloten om de verdeling van bolvormige clusters in kaart te brengen en hun afstanden te meten met behulp van variabele stermarkeringen binnen de clusters en de lichtsterkte-afstandsrelatie (zie zijbalk). Welgevormd gevonden dat bolvormige sterrenhopen werden gevonden in een bolvormige verdeling en geconcentreerd nabij het sterrenbeeld Boogschutter.Shapely concludeerde dat het centrum van de melkweg in de buurt van Boogschutter was, niet de zon, en dat de Melkweg ongeveer 100 kiloparsecs in diameter was.

Shapely was betrokken bij een groot debat over de aard van spiraalvormige nevels (zwakke lichtvlekken zichtbaar in de nachtelijke hemel). Hij geloofde dat ze 'eiland-universums' waren, of sterrenstelsels buiten de Melkweg. Een andere astronoom, Heber Curtis, geloofde dat spiraalvormige nevels onderdeel waren van de Melkweg. Edwin Hubble's waarnemingen van Cepheïsche variabelen tenslotte regelden het debat - de nevels bevonden zich inderdaad buiten de Melkweg.

Maar er bleven nog vragen over. Welke vorm was de Melkweg en wat bestond er precies daarbinnen?

Helderheid-afstand relatie

Zowel professionele als amateur-astronomen kunnen de helderheid van een ster meten door een fotometer of laadgekoppeld apparaat aan het einde van een telescoop. Als ze de helderheid van de ster en de afstand tot de ster kennen, kunnen ze de hoeveelheid energie berekenen die de ster uitstraalt, of de helderheid ervan (-luminositeit = helderheid x 12,57 x (afstand)2). Omgekeerd, als u de helderheid van een ster kent, kunt u de afstand tot de aarde berekenen. Bepaalde sterren - zoals RR Lyrae en Cepheit variabelen - kunnen als lichte normen dienen. Deze sterren veranderen hun helderheid regelmatig en de helderheid is direct gerelateerd aan de periode van hun helderheidscyclus.

- Om de lichtsterkten van de bolvormige sterrenhopen te bepalen, heeft Shapely de helderheidsperioden van de RR Lyrae-sterren in de clusters gemeten. Zodra hij de helderheid kende, kon hij hun afstand tot de aarde berekenen. Kijk hoe sterrenstelsels werken voor hoe astronoom Edwin Hubble een vergelijkbare techniek gebruikte met variabele sterren van Cepheid om te bepalen dat spiraalnevels verder dan de grenzen van de Melkweg lagen.

Welke vorm heeft de Melkweg?

Hoe de Melkweg werkt: sterren

Edwin Hubble bestudeerde sterrenstelsels en classificeerde ze in verschillende soorten elliptisch en spiraalstelsels. De spiraalstelsels werden gekenmerkt door schijfvormen met spiraalarmen. Het was logisch dat omdat de Melkweg schijfvormig was en omdat spiraalvormige sterrenstelsels schijfvormig waren, de Melkweg waarschijnlijk een spiraalstelsel was.

In de jaren 1930, realiseerde astronoom R. J. Trumpler dat de schattingen van de grootte van het Melkwegstelsel door Kapetyn en anderen waren uitgeschakeld omdat de metingen hadden vertrouwd op waarnemingen in de zichtbare golflengten. Trumpler concludeerde dat de enorme hoeveelheden stof in het vlak van de Melkweg licht absorbeerden in de zichtbare golflengten en ervoor zorgde dat verre sterren en trossen dommer lijken dan ze in werkelijkheid waren. Om sterren en sterclusters nauwkeurig in kaart te brengen op de schijf van de Melkweg, zouden astronomen dus een manier nodig hebben om door het stof te turen.

In de jaren 1950, de eerste radio- telescopen waren uitgevonden. Astronomen ontdekten dat waterstofatomen straling uitzonden in de radiogolflengten en dat deze radiogolven het stof in de Melkweg konden binnendringen. Dus werd het mogelijk om de spiraalarmen van de Melkweg in kaart te brengen. De sleutel was markeringssterren zoals die worden gebruikt in afstandsmetingen. Astronomen ontdekten dat klasse O- en B-sterren zouden werken. Deze sterren hadden verschillende kenmerken:

  • Helderheid: Ze zijn goed zichtbaar en worden vaak gevonden in kleine groepen of associaties.
  • Warmte: Ze zenden meerdere golflengten uit (zichtbaar, infrarood, radio).
  • Kort leven: Ze leven ongeveer 100 miljoen jaar, dus gezien de snelheid waarmee sterren rond het centrum van de melkweg draaien, komen ze niet ver weg van waar ze werden geboren.

Astronomen konden radiotelescopen gebruiken om de posities van deze O- en B-sterren nauwkeurig in kaart te brengen en de Dopplerverschuivingen van het radiospectrum te gebruiken om hun bewegingssnelheid te bepalen. Toen ze dit met veel sterren deden, waren ze in staat om gecombineerde radio- en optische kaarten van de spiraalarmen van de Melkweg te produceren. Elke arm is genoemd naar de sterrenbeelden die er in zijn.

Astronomen denken dat de beweging van het materiaal rond het galactische centrum zich opstelt dichtheid golven (gebieden met hoge en lage dichtheid), net zoals je ziet wanneer je een cakebeslag roert met een elektrische mixer. Men denkt dat deze dichtheidsgolven de spiraalvormige aard van de melkweg veroorzaken.

Door de lucht in meerdere golflengten (radio, infrarood, zichtbaar, ultraviolet, röntgenstraling) te bekijken met verschillende op de aarde en de ruimte gebaseerde telescopen, kunnen we verschillende weergaven van de Melkweg krijgen.

Op de volgende pagina zullen we kijken naar wat zich precies in de Melkweg bevindt.

Het Doppler-effect

Net zoals het hoge geluid van de sirene van een brandweerwagen lager wordt naarmate de truck wegrijdt, beïnvloedt de beweging van sterren de golflengten van licht die we van hen ontvangen. Dit fenomeen wordt het Doppler-effect genoemd. We kunnen het Doppler-effect meten door lijnen in het spectrum van een ster te meten en deze te vergelijken met het spectrum van een standaardlamp. De hoeveelheid van de Dopplerverschuiving vertelt ons hoe snel de ster ten opzichte van ons beweegt. Bovendien kan de richting van de Dopplerverschuiving ons de richting van de beweging van de ster vertellen. Als het spectrum van een ster wordt verschoven naar het blauwe uiteinde, beweegt de ster zich naar ons toe; als het spectrum wordt verschoven naar het rode einde, beweegt de ster zich van ons af.

Melkwegstructuur

Hoe de Melkweg werkt: zijn

Volgens het classificatiesysteem van Edwin Hubble is de Melkweg een spiraalvormig sterrenstelsel, hoewel meer recent kaartmateriaal aangeeft dat het een verjaard spiraalvormig melkwegstelsel. De Melkweg heeft meer dan 200 miljard sterren (dit werd geschat op basis van de massa - zie de volgende pagina). Het heeft een diameter van ongeveer 100.000 lichtjaar en de zon bevindt zich op ongeveer 28.000 lichtjaar van het centrum.Als we kijken naar de structuur van de Melkweg zoals die van buitenaf zou lijken, dan kunnen we de volgende delen zien:

  1. Galactische schijf: Dit is waar de meeste sterren van de Melkweg zich bevinden. De schijf is gemaakt van oude en jonge sterren, evenals enorme hoeveelheden gas en stof. Sterren in de schijf draaien om het galactische centrum in ongeveer cirkelvormige banen. (Gravitationele interacties tussen de sterren zorgen ervoor dat de cirkelvormige bewegingen enige op-en-neer bewegingen hebben, zoals paarden in een draaimolen). De schijf zelf is opgedeeld in deze delen: Kern: Het midden van de schijf Bulge: Dit is het gebied rond de kern, inclusief de directe gebieden boven en onder het vlak van de schijf. Spiraal armen: Deze gebieden strekken zich vanuit het midden naar buiten uit. Ons zonnestelsel bevindt zich in een van de spiraalarmen van de Melkweg.
  2. Bolvormige clusters: Een paar honderd hiervan zijn verspreid over en onder het vlak van de schijf. Bolvormige clusters cirkelen om het galactische centrum in elliptische banen waarin de richtingen willekeurig worden verspreid. De sterren in de bolvormige sterrenhopen zijn veel oudere sterren dan die in de galactische schijf, en er is weinig of geen gas en stof.
  3. Halo: Dit is een groot, zwak gebied dat de hele melkweg omringt. De halo is gemaakt van heet gas en mogelijk donkere materie.

Al deze componenten draaien om de kern en worden bij elkaar gehouden door de zwaartekracht. Omdat de zwaartekracht afhangt van de massa, zou je kunnen denken dat de massa van een melkwegstelsel in de galactische schijf of in de buurt van het midden van de schijf zou liggen. Door de rotatiecurven van de Melkweg en andere sterrenstelsels te bestuderen, hebben astronomen echter geconcludeerd dat het grootste deel van de massa in de buitenste delen van de melkweg ligt (zoals de halo), waar er weinig licht wordt uitgestraald door sterren of gassen.

De zwaartekracht van de melkweg werkt op twee kleinere satellietstelsels, de Grote en kleine Magelhaense wolken (genoemd naar Ferdinand Magellan, de Portugese ontdekkingsreiziger). Ze cirkelen onder het vlak van de Melkweg en zijn zichtbaar op het zuidelijk halfrond. De Large Magellanic Cloud is ongeveer 70.000 lichtjaren in diameter en 160.000 lichtjaren verwijderd van de Melkweg. Astronomen denken dat de Melkweg feitelijk gas en stof van deze satellietstelsels overhoop haalt terwijl ze in een baan om de aarde bewegen.

Hoeveel sterren bevat de Melkweg eigenlijk? We zullen u de formule op de volgende pagina laten zien.

Hoeveel sterren zijn er in de Melkweg?

Het is gecompliceerd, maar je kunt Newtons versie van Kepler's Derde Wet gebruiken om erachter te komen hoeveel sterren er in de Melkweg zijn.

Het is gecompliceerd, maar je kunt Newtons versie van Kepler's Derde Wet gebruiken om erachter te komen hoeveel sterren er in de Melkweg zijn.

We noemden eerder dat astronomen het aantal sterren in de Melkweg hebben geschat op basis van metingen van de massa van de Melkweg. Maar hoe meet je de massa van een melkweg? Je kunt het natuurlijk niet op een schaal zetten. In plaats daarvan gebruikt u de orbitale beweging. Van de versie van Newton van Kepler's derde wet van planetaire beweging, de omloopsnelheid van een object in een cirkelbaan, en een kleine algebra, kun je een vergelijking afleiden om de hoeveelheid massa te berekenen (Mr) die in een circulaire baan met een straal (r) ligt.

  1. Orbitale snelheid van een rond voorwerp (v) v = 2Πa / p
  2. Omdat het een cirkelvormige baan is, wordt een straal (r) en wordt M de massa binnen die straal (Mr). Mr rv2/ G

Voor de Melkweg ligt de zon op een afstand van 2,6 x 1020 meter (28.000 lichtjaar) en heeft een omloopsnelheid van 2,2 x 105 meter / seconde (220 km / s), krijgen we die 2 x 1049 kg ligt in de baan van de zon. Omdat de massa van de zon 2 x 10 is30, dan moet er 10 zijn11, of ongeveer 100 miljard, zonnemassa's (zonachtige sterren) binnen zijn baan. Wanneer we het gedeelte van de Melkweg toevoegen dat buiten de baan van de zon ligt, krijgen we ongeveer 200 miljard sterren.

Bekijk de links op de volgende pagina voor meer informatie over de Melkweg.

WordsSideKick.com artikelen

  • Hoe sterrenstelsels werken
  • Hoe Stars werken
  • Hoe de zon werkt
  • Hoe Dark Matter werkt
  • Hoe zwarte gaten werken
  • Hoe licht werkt
  • Hoe de Hubble-ruimtetelescoop werkt
  • Hoe telescopen werken
  • Hoe SETI werkt


Video Supplement: 10 Onvatbare Feiten over het STERRENSTELSEL - TIEN.




Onderzoek


Mavericks Competitie: Waarom Surf Spot Monster Golven Heeft
Mavericks Competitie: Waarom Surf Spot Monster Golven Heeft

Nasa-Video Legt Prachtige Vulkaanuitbarsting Vast Vanuit De Ruimte
Nasa-Video Legt Prachtige Vulkaanuitbarsting Vast Vanuit De Ruimte

Science Nieuws


Human Demands Tax Planet'S Resources (Infographic)
Human Demands Tax Planet'S Resources (Infographic)

Beter Uitkijken Voor Herten Teken Dit Vakantieseizoen
Beter Uitkijken Voor Herten Teken Dit Vakantieseizoen

Swimovate Poolmate Live Review: Swim Tracker
Swimovate Poolmate Live Review: Swim Tracker

Krachtig Broeikasgas Meer Voorkomend Dan Gedacht
Krachtig Broeikasgas Meer Voorkomend Dan Gedacht

Beyond The Grave: Death Wordt Interessanter
Beyond The Grave: Death Wordt Interessanter

WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com